电子工程系

Department of Electronic Engineering

2020年北京市科学技术奖提名公示

一、项目名称

风云二号系列气象卫星红外多模态定标关键技术及应用

二、候选单位

1、国家卫星气象中心;2、清华大学;3、易天气(北京)科技有限公司

三、候选人

1、郭强;2、魏彩英;3、王新;4、贺晓冬;5、任勇;6、陈博洋;7、张晓虎;8、宗翔;9、杨昌军;10、杜军;11、赵现纲;12、张里阳;13、韩琦;14、林维夏

四、项目简介

我国灾害性天气频发,每年因台风、暴雨和沙尘暴等灾害造成的经济损失占国内生产总值的1%-3%,而“天-空-地”精密监测是减少损失的根本保障。其中,作为天基监测的核心内容,提高气象卫星定标性能,即清晰有效获取期望谱段内观测目标物的辐射量,是问题的关键。风云二号系列卫星是我国第一代静止气象卫星,其定标核心技术长期被国外封锁,亟待自主研发。为此,国家卫星气象中心、清华大学、易天气(北京)科技有限公司联合攻关,历经十多年,针对像质不佳、谱位不准、辐射不精等不足,从空间响应、光谱响应和辐射响应三方面系统开展红外多模态定标方法及应用研究,大幅提升了风云卫星定标性能。创新点如下:

(1)提出了以普适性渐变带斜坡目标模型为核心,基于空间光滑拼接的二维点扩散函数测量技术,测量误差由40%降到5%;研发了基于空间响应匹配滤波的订正技术,填补了公里量级低空间分辨率空间响应定标技术国际空白,提升了小尺度目标物观测清晰度。

(2)突破了国际上传统光谱定标难以兼顾谱形改变与谱位偏移的技术瓶颈,研发了融合物理修正和经验统计的光谱特性修正模型,提出了最优辐射光谱响应定标技术,相对波长偏差由2%降到0.1%,避免了目标物辐射量存在的色差问题。

(3)攻克了前定组件额外辐射影响辐射定标精度的世界性技术难题,研发了单温度点单个内黑体辐射响应定标技术,进而形成涵盖空间响应、光谱响应、辐射响应的多模态定标方法,定标精度由2-3K提高到0.5-0.7K,接近欧美主流(第二代)卫星先进水平。

项目成果获授权专利89项(发明专利69项),发表论文625篇,发布行业标准6部,获全国性学会科技进步一等奖2项、二等奖1项。多模态定标方法已业务应用于风云二号系列卫星,多项核心成果已转化到风云四号卫星定标中。通过空间信息网络组网,提升了风云二号系列卫星的结构化数据应用,为高影响致灾天气形成了协同观测应用。风云二号观测数据已被国-省-市-县四级2000余个气象台站业务应用,近十年累计为217个台风、482次暴雨强对流等重大灾害天气过程提供服务;为交通、水利、电力等行业25000余家企事业单位提供专业气象监测预警数据服务,并广泛应用于“一带一路”沿线115个国家和地区,为提升国产卫星国际影响力做出突出贡献。陈桂林院士、许健民院士等多位业内专家鉴定项目成果为“整体性能达到国际先进水平,是风云二号卫星观测资料定量化应用中具有里程碑意义的重要研究成果”。

五、经济效益

表格见附件

六、主要知识产权支撑材料目录

表格见附件

七、国家法律法规要求的行业批准文件目录

表格见附件

八、应用情况支撑材料目录

表格见附件

九、提名意见

本项目针对风云二号系列卫星早期像质不佳、谱位不准、辐射不精等不足,从空间响应、光谱响应和辐射响应三方面系统开展红外多模态定标方法及应用研究,大幅提升该系列卫星定标性能,对开展“天-空-地”精密监测,减少灾害性天气对我国居民生活和工业生产造成的巨额损失具有现实和战略意义。

项目技术创新点清晰,候选团队具有良好的合作基础及研究能力,研究成果被国内外行业权威专家认可,并在多领域实现了广泛应用,符合北京市科学技术进步奖社会公益类项目的提名要求。提名该项目为北京市科学技术奖科学技术进步奖(类别:社会公益类)(一等奖和二等奖)



附件:

20201104.pdf